JP5458565B2 - Method for producing succinate - Google Patents

Method for producing succinate Download PDF

Info

Publication number
JP5458565B2
JP5458565B2 JP2008325597A JP2008325597A JP5458565B2 JP 5458565 B2 JP5458565 B2 JP 5458565B2 JP 2008325597 A JP2008325597 A JP 2008325597A JP 2008325597 A JP2008325597 A JP 2008325597A JP 5458565 B2 JP5458565 B2 JP 5458565B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
succinate
membrane
salt
polyamide
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008325597A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010142191A (en
Inventor
いずみ 中川
正照 伊藤
秀樹 澤井
進一 峯岸
勝成 山田
健司 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2008325597A priority Critical patent/JP5458565B2/en
Publication of JP2010142191A publication Critical patent/JP2010142191A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5458565B2 publication Critical patent/JP5458565B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、微生物の発酵培養により生産されたコハク酸塩の製造方法に関する。詳しくは、微生物培養液をナノ濾過膜に通じることによって非透過液側から高純度のコハク酸塩を含んだ溶液を得る工程を含む、コハク酸塩の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing succinate produced by fermentation of microorganisms. Specifically, the present invention relates to a method for producing succinate, which includes a step of obtaining a solution containing high-purity succinate from a non-permeate side by passing a microorganism culture solution through a nanofiltration membrane.

コハク酸は、食品添加物、医薬品原料などといった用途の他に、ジカルボン酸であることから、ジオールとポリエステルを形成するモノマー原料として工業的用途にまで広く適用され、需要が増加している。このコハク酸は発酵培養によって生産可能であるため、非石油原料由来のポリマーとしても注目されている。発酵培養によるコハク酸生産は、一般に培養液中にアルカリ性物質を添加することで、微生物に最適なpHを保持しながら行われる。そのため、培養液中では、添加するアルカリ性物質との塩を形成している。高純度のコハク酸を得るためには、このコハク酸塩を高純度で精製することが必要となるのである。また、精製されたコハク酸塩は食品添加物として使用される。コハク酸ナトリウムは、旨み成分であり、コハク酸カルシウムやコハク酸カリウムは栄養補助成分としてサプリメントなどに含まれている。   Since succinic acid is a dicarboxylic acid in addition to uses such as food additives and pharmaceutical raw materials, it is widely applied to industrial uses as a monomer raw material for forming diol and polyester, and demand is increasing. Since this succinic acid can be produced by fermentation culture, it is also attracting attention as a polymer derived from non-petroleum raw materials. In general, succinic acid production by fermentation culture is carried out while maintaining an optimum pH for microorganisms by adding an alkaline substance to the culture solution. Therefore, a salt with the alkaline substance to be added is formed in the culture solution. In order to obtain high purity succinic acid, it is necessary to purify the succinate with high purity. The purified succinate is also used as a food additive. Sodium succinate is a umami ingredient, and calcium succinate and potassium succinate are contained in supplements and the like as nutritional supplement ingredients.

このようなコハク酸塩を培養液から得る方法には、培養液を減圧濃縮して水を蒸発させる方法がある。しかしながら、微生物発酵培養液から取り出したコハク酸塩には、発酵過程で生産されるエタノール、グリセリンやタンパク質といった代謝産物の他、糖やHMF(ヒドロキシメチルフルフラール)などの培地成分由来の不純物が含まれていることが多い。また、コハク酸塩の純度が低い上に、水を蒸発させるために加熱する必要があり、エネルギー・コストが高いという問題点があった。   As a method for obtaining such a succinate from a culture solution, there is a method of concentrating the culture solution under reduced pressure to evaporate water. However, succinate extracted from microbial fermentation broth contains impurities derived from medium components such as sugar and HMF (hydroxymethylfurfural) in addition to metabolites such as ethanol, glycerin and protein produced in the fermentation process. There are many. In addition, the purity of succinate is low, and heating is necessary to evaporate water, resulting in high energy costs.

これまでには、有機酸塩の製造方法として、乳酸カルシウム含有食品を製造する際に、乳酸カルシウムを濃縮するために限外濾過膜またはナノ濾過膜処理する技術が開示されているが、本技術は、乳酸カルシウムが含まれる発酵液を濾過膜で処理した透過液をpH調整して、乳酸カルシウムを得ているが、透過液には乳酸以外に酢酸も含まれていることは当業者であれば容易に予測される。そのため、本手法をコハク酸塩の精製に適応しても、得られるコハク酸塩の純度は高くはないと予測される(特許文献1参照)。
特開2001−299281号公報
Until now, as a method for producing an organic acid salt, a technique for treating an ultrafiltration membrane or a nanofiltration membrane in order to concentrate calcium lactate when producing a food containing calcium lactate has been disclosed. Adjusts the pH of a permeate obtained by treating a fermentation liquor containing calcium lactate with a filtration membrane to obtain calcium lactate. However, those skilled in the art will understand that permeate contains acetic acid in addition to lactic acid. Easily predicted. Therefore, even if this method is applied to the purification of succinate, the purity of the obtained succinate is not expected to be high (see Patent Document 1).
JP 2001-299281 A

本発明は、上述したような課題、すなわち、微生物発酵によりコハク酸塩を生産する場合において、培養液中の不純物を除去するという課題を解決し、効率よく高純度のコハク酸塩を回収する方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problem, that is, the problem of removing impurities in the culture solution when producing succinate by microbial fermentation, and efficiently recovers high-purity succinate. The purpose is to provide.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、pH6以上9以下に調整した微生物発酵培養液を、ナノ濾過膜に通じることにより、培養液中のコハク酸塩を含んだ水溶液を非透過液側から回収し、透過液側から不純物を高効率で除去することができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、次の(1)〜(5)から構成される。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention have included succinate in the culture solution by passing the microbial fermentation culture solution adjusted to pH 6 to 9 through the nanofiltration membrane. The aqueous solution was recovered from the non-permeate side, and it was found that impurities could be removed from the permeate side with high efficiency, and the present invention was completed. That is, this invention is comprised from following (1)-(5).

(1)微生物の発酵培養により培養液中に生産されたコハク酸塩を分離することによるコハク酸塩の製造方法であって、pHを6以上9以下に調整した該培養液をナノ濾過膜に通じて、非透過液側からコハク酸塩含有溶液を回収する工程を含む、コハク酸塩の製造方法。   (1) A method for producing succinate by separating succinate produced in a culture solution by fermentation culture of microorganisms, wherein the culture solution having a pH adjusted to 6 or more and 9 or less is applied to a nanofiltration membrane. A method for producing succinate, comprising a step of collecting a succinate-containing solution from the non-permeate side.

(2)前記ナノ濾過膜の機能層がポリアミドを含む、(1)に記載のコハク酸塩の製造方法。   (2) The method for producing a succinate according to (1), wherein the functional layer of the nanofiltration membrane contains polyamide.

(3)前記ポリアミドが架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ、化学式1で示される構成成分を含有することを特徴とする(2)に記載のコハク酸塩の製造方法。   (3) The method for producing a succinic acid salt according to (2), wherein the polyamide contains a crosslinked piperazine polyamide as a main component and contains a constituent represented by Chemical Formula 1.

Figure 0005458565
Figure 0005458565

(式中、Rは−Hまたは−CH、nは0から3までの整数を表す。)。 (In the formula, R represents —H or —CH 3 , and n represents an integer of 0 to 3).

(4)前記コハク酸塩がコハク酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩またはアンモニウム塩である、(1)から(3)のいずれかに記載のコハク酸塩の製造方法。   (4) The method for producing a succinate according to any one of (1) to (3), wherein the succinate is a sodium salt, potassium salt, magnesium salt, calcium salt or ammonium salt of succinic acid.

(5)前記工程により得られたコハク酸含有溶液を逆浸透膜により濃縮し、該濃縮液からコハク酸塩を再結晶させる工程を含む、(1)から(4)のいずれかに記載のコハク酸塩の製造方法。   (5) The succinic acid according to any one of (1) to (4), comprising a step of concentrating the succinic acid-containing solution obtained in the step with a reverse osmosis membrane and recrystallizing the succinate from the concentrated solution. Method for producing acid salt.

本発明に係るコハク酸塩の製造方法は、発酵培養液中に含まれる不純物を簡単な操作により効果的に除去することができる。従って、高純度のコハク酸塩を得ることができる。   The method for producing succinate according to the present invention can effectively remove impurities contained in a fermentation broth by a simple operation. Therefore, a high purity succinate can be obtained.

以下、本発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明のコハク酸塩の製造方法は、微生物の発酵培養によりに培養液中に生産されたコハク酸塩を精製する工程を含む方法であって、該培養液のpHを6以上9以下に調整し、該培養液をナノ濾過膜に通じて該培養液中の不純物を透過液側に除去し、非透過液側からコハク酸塩を含んだ水溶液を回収するものである。   The method for producing succinate of the present invention is a method comprising a step of purifying succinate produced in a culture solution by fermentation culture of microorganisms, and adjusting the pH of the culture solution to 6 or more and 9 or less. Then, the culture solution is passed through a nanofiltration membrane to remove impurities in the culture solution to the permeate side, and an aqueous solution containing succinate is recovered from the non-permeate side.

本発明で使用される微生物については特に制限はなく、自然環境から単離されたものでもよい。また、突然変異や遺伝子組換えによって一部性質が改変された微生物であってもよく、例えば、発酵工業においてよく使用される酵母、大腸菌、コリネ型細菌などのバクテリア、糸状菌、放線菌または動物細胞もしくは昆虫細胞等の培養細胞であって、コハク酸塩を製造できるように改変されたものも、本発明で使用される微生物に含まれる。なお、コハク酸塩発酵法の具体例としては、アナエロビオスピルリム・サクシニシプロデュセンス(Anaerobiospirillum succinicproducens)(ATCC35488)の嫌気培養(特開昭62−294090号公報)や、好気性コリネ型細菌であるブレビバクテリウム・フラバム(Brebibacterium flavum)の遺伝子組み換え菌を増殖後、嫌気的に炭酸ガス含有液中で有機原料に作用させる方法(特開平11−196888号公報)などが知られている。   The microorganism used in the present invention is not particularly limited, and may be isolated from the natural environment. It may also be a microorganism whose properties have been partially modified by mutation or genetic recombination, for example, bacteria such as yeast, Escherichia coli and coryneform bacteria, filamentous fungi, actinomycetes or animals often used in the fermentation industry. Cells that are cultured cells such as cells or insect cells and modified so that succinate can be produced are also included in the microorganism used in the present invention. Specific examples of the succinate fermentation method include anaerobic spirolimus succinici producers (Anaerobiospirillum succinic products) (ATCC 35488) and an aerobic coryneform bacterium. There is known a method in which a genetically modified bacterium of Brevibacterium flavum is grown and then anaerobically acted on an organic raw material in a carbon dioxide-containing solution (Japanese Patent Laid-Open No. 11-196888).

微生物の発酵培養に使用する発酵原料としては、培養する微生物の生育を促し、目的とする発酵生産物であるコハク酸塩を良好に生産させうるものであればよく、炭素源、窒素源、無機塩類、及び必要に応じてアミノ酸、ビタミンなどの有機微量栄養素を適宜含有する通常の液体培地が良い。炭素源としては、グルコース、シュークロース、フラクトース、ガラクトース、ラクトース等の糖類、これら糖類を含有する澱粉糖化液、甘藷糖蜜、甜菜糖蜜、ハイテストモラセス、更には酢酸等の有機酸、エタノールなどのアルコール類、グリセリンなども使用される。窒素源としてはアンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム塩類、尿素、硝酸塩類、その他補助的に使用される有機窒素源、例えば油粕類、大豆加水分解液、カゼイン分解物、その他のアミノ酸、ビタミン類、コーンスティープリカー、酵母または酵母エキス、肉エキス、ペプトン等のペプチド類、各種発酵菌体およびその加水分解物などが使用される。無機塩類としてはリン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩等を適宜添加することができる。本発明に使用する微生物が生育のために特定の栄養素(例えば、アミノ酸など)を必要とする場合には、その栄養物をそれ自体もしくはそれを含有する天然物として添加する。また、消泡剤も必要に応じて使用してもよい。本発明において、培養液とは、発酵原料に微生物が増殖した結果得られる液のことを言う。培養液に追加する発酵原料の組成は、目的とするコハク酸塩の生産性が高くなるように、培養開始時の発酵原料組成から適宜変更しても良い。   The fermentation raw material used for the fermentation culture of microorganisms may be any material that promotes the growth of the microorganisms to be cultured and can satisfactorily produce the desired fermentation product, succinate, carbon source, nitrogen source, inorganic A normal liquid medium containing salts and organic micronutrients such as amino acids and vitamins as appropriate is preferable. Carbon sources include sugars such as glucose, sucrose, fructose, galactose, lactose, starch saccharified solution containing these sugars, sweet potato molasses, sugar beet molasses, high test molasses, and organic acids such as acetic acid, alcohols such as ethanol And glycerin are also used. Nitrogen sources include ammonia gas, aqueous ammonia, ammonium salts, urea, nitrates, and other supplementary organic nitrogen sources such as oil cakes, soybean hydrolysates, casein degradation products, other amino acids, vitamins, corn Steep liquor, yeast or yeast extract, meat extract, peptides such as peptone, various fermented cells and hydrolysates thereof are used. As inorganic salts, phosphates, magnesium salts, calcium salts, iron salts, manganese salts, and the like can be appropriately added. When the microorganism used in the present invention requires a specific nutrient (for example, an amino acid) for growth, the nutrient is added as such or as a natural product containing it. Moreover, you may use an antifoamer as needed. In the present invention, the culture solution refers to a solution obtained as a result of the growth of microorganisms on the fermentation raw material. You may change suitably the composition of the fermentation raw material added to a culture solution from the fermentation raw material composition at the time of a culture | cultivation start so that the productivity of the target succinate may become high.

発酵培養により生産されるコハク酸塩含有培養液は、該培養液中に1価または2価の陽イオンを含むアルカリ性物質を添加することで、微生物発酵に最適なpHに保持して得られた培養液が好ましく使用される。添加するアルカリ性物質としてはナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、およびアンモニウムイオンの陽イオンを含むものであることが好ましく、より好ましくは塩基性のカルシウムおよびマグネシウムイオンを含む物質を添加することであり、具体例として、塩基性のカルシウムとしては、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、酸化カルシウム、酢酸カルシウムなどが挙げられ、塩基性のマグネシウムとしては、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、二リン酸マグネシウム、過酸化マグネシウムなどが挙げられる
本発明では、微生物の発酵培養は、pH4−8、温度20−40℃の範囲であることが好ましい。また、微生物の発酵培養において、酸素の供給速度を上げる必要があれば、空気に酸素を加えて酸素濃度を21%以上に保つ、あるいは培養を加圧する、攪拌速度を上げる、通気量を上げるなどの手段を用いることができる。また、微生物の増殖時もしくは発酵生産時もしくはその両方において、コハク酸塩の生産性を高めるために嫌気培養を行ってもよい。
A succinate-containing culture solution produced by fermentation culture was obtained by adding an alkaline substance containing a monovalent or divalent cation to the culture solution and maintaining the pH optimum for microbial fermentation. A culture solution is preferably used. The alkaline substance to be added preferably contains a cation of sodium, potassium, magnesium, calcium and ammonium ions, more preferably a substance containing basic calcium and magnesium ions is added. Basic calcium includes calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium phosphate, calcium oxide, calcium acetate, and basic magnesium includes magnesium hydroxide, magnesium chloride, magnesium carbonate, magnesium diphosphate, Examples include magnesium oxide. In the present invention, fermentation culture of microorganisms is preferably in the range of pH 4-8 and temperature 20-40 ° C. In addition, in the fermentation culture of microorganisms, if it is necessary to increase the oxygen supply rate, oxygen is added to the air to maintain the oxygen concentration at 21% or higher, or the culture is pressurized, the stirring speed is increased, the aeration rate is increased, etc. The following means can be used. In addition, anaerobic culture may be performed in order to increase the productivity of succinate during the growth of microorganisms and / or during fermentation production.

本発明でのコハク酸塩含有培養液からコハク酸塩を分離する工程においては、コハク酸の25℃におけるpKa1が4.21、pKa2 が5.64であるため、コハク酸イオンと対イオンとで塩を形成し、効率的にコハク酸塩をナノ濾過膜の非透過側で分離・回収するには、コハク酸塩含有培養液をpH6以上に調整する必要があり、好ましくはフリーのコハク酸が存在しないpH7以上である。また、コハク酸塩含有培養液のpHが9より高くなる場合には、ナノ濾過膜の損傷に影響するため、それ以下である必要がある。pHの調整は発酵培養中であっても、発酵培養終了後であってもよいが、微生物のコハク酸塩生産性を考慮すると発酵培養後に行うことが好ましい。   In the step of separating succinate from the succinate-containing culture broth in the present invention, succinic acid has a pKa1 of 4.21 and a pKa2 of 5.64 at 25 ° C. In order to form a salt and efficiently separate and recover succinate on the non-permeate side of the nanofiltration membrane, it is necessary to adjust the succinate-containing culture solution to pH 6 or higher, preferably free succinic acid is used. It is pH 7 or higher that does not exist. In addition, when the pH of the succinate-containing culture solution is higher than 9, it affects the damage of the nanofiltration membrane, so it needs to be lower than that. The pH may be adjusted during fermentation culture or after completion of fermentation culture, but it is preferably performed after fermentation culture in consideration of succinate productivity of microorganisms.

本発明のコハク酸塩の製造方法で用いるナノ濾過膜とは、ナノフィルター膜(ナノフィルトレーション膜、NF膜)とも呼ばれるものであり、「一価のイオンは透過し、二価のイオンを阻止する膜」と一般に定義される膜である。数ナノメートル程度の微小空隙を有していると考えられる膜で、主として、水中の微小粒子や分子、イオン、塩類等を阻止するために用いられる。   The nanofiltration membrane used in the method for producing succinate of the present invention is also called a nanofilter membrane (nanofiltration membrane, NF membrane), and “monovalent ions permeate and divalent ions pass through. It is a film generally defined as “blocking film”. It is a membrane that is considered to have a minute gap of about several nanometers, and is mainly used to block minute particles, molecules, ions, salts, and the like in water.

また、本発明のコハク酸塩の製造方法における、「ナノ濾過膜に通じる」とは、コハク酸塩含有培養液を、ナノ濾過膜にて濾過し、非透過液側にコハク酸塩含有溶液を濾別回収し、透過液側に不純物を透過させることを意味する。   Further, in the method for producing succinate of the present invention, “through a nanofiltration membrane” means that a succinate-containing culture solution is filtered through a nanofiltration membrane, and a succinate-containing solution is provided on the non-permeate side. It means to collect by filtration and allow impurities to permeate to the permeate side.

本発明におけるコハク酸塩含有培養液に含まれる不純物とは、該培養液中に含まれるコハク酸塩以外の物質であれば特に限定はしないが、本発明においては、発酵の副生成物であるエタノールやグリセリンのようなアルコール類が不純物として透過液側から好ましく除去される。また、培地由来の不純物として知られているヒドロキシメチルフルフラール(HMF)やフルフラールも透過液側から好ましく除去される。   The impurities contained in the succinate-containing culture solution in the present invention are not particularly limited as long as they are substances other than succinate contained in the culture solution, but in the present invention, they are byproducts of fermentation. Alcohols such as ethanol and glycerin are preferably removed as impurities from the permeate side. Further, hydroxymethylfurfural (HMF) and furfural known as impurities derived from the medium are also preferably removed from the permeate side.

本発明で使用されるナノ濾過膜の素材には、酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材を使用することができるが、前記1種類の素材で構成される膜に限定されず、複数の膜素材を含む膜であってもよい。またその膜構造は、膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜や、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い機能層を有する複合膜のどちらでもよい。複合膜としては、例えば、特開昭62−201606号公報に記載のように、ポリスルホンを膜素材とする支持膜にポリアミドの機能層からなるナノ濾過膜を構成させた複合膜を用いることができる。   As a material for the nanofiltration membrane used in the present invention, a polymer material such as cellulose acetate polymer, polyamide, polyester, polyimide, vinyl polymer can be used. It is not limited to this, and a film including a plurality of film materials may be used. In addition, the membrane structure has a dense layer on at least one side of the membrane, and on the asymmetric membrane having fine pores gradually increasing from the dense layer to the inside of the membrane or the other side, or on the dense layer of the asymmetric membrane. Either a composite film having a very thin functional layer formed of another material may be used. As the composite membrane, for example, as described in JP-A-62-201606, a composite membrane in which a nanofiltration membrane composed of a functional layer of polyamide is formed on a support membrane made of polysulfone as a membrane material can be used. .

これらの中でも高耐圧性と高透水性、高溶質除去性能を兼ね備え、優れたポテンシャルを有する、ポリアミドを機能層として含む複合膜が好ましい。操作圧力に対する耐久性と、高い透水性、阻止性能を維持できるためには、ポリアミドを機能層とし、それを多孔質膜や不織布からなる支持体で保持する構造のものが適している。また、ポリアミド半透膜としては、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合反応により得られる架橋ポリアミドの機能層を支持体に有してなる複合ナノ濾過膜が適している。   Among these, a composite film containing polyamide as a functional layer having high pressure resistance, high water permeability, and high solute removal performance and having an excellent potential is preferable. In order to maintain durability against operating pressure, high water permeability, and blocking performance, a structure in which polyamide is used as a functional layer and is held by a support made of a porous membrane or nonwoven fabric is suitable. As the polyamide semipermeable membrane, a composite nanofiltration membrane having a functional layer of a crosslinked polyamide obtained by polycondensation reaction of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide on a support is suitable.

ポリアミドを機能層として含むナノ濾過膜において、ポリアミドを構成する単量体の好ましいカルボン酸成分としては、例えば、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメット酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ピリジンカルボン酸などの芳香族カルボン酸が挙げられるが、製膜溶媒に対する溶解性を考慮すると、トリメシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸またはこれらの混合物がより好ましい。   In the nanofiltration membrane containing polyamide as a functional layer, preferred carboxylic acid components of monomers constituting the polyamide include, for example, trimesic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, trimellitic acid, pyrometic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalene Aromatic carboxylic acids such as dicarboxylic acid, diphenyl carboxylic acid, pyridine carboxylic acid and the like can be mentioned, but in view of solubility in a film forming solvent, trimesic acid, isophthalic acid, terephthalic acid or a mixture thereof is more preferable.

前記ポリアミドを構成する単量体の好ましいアミン成分としては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、ベンジジン、メチレンビスジアニリン、4,4’−ジアミノビフェニルエーテル、ジアニシジン、3,3’,4−トリアミノビフェニルエーテル、3,3’,4,4’−テトラアミノビフェニルエーテル、3,3’−ジオキシベンジジン、1,8−ナフタレンジアミン、m(p)−モノメチルフェニレンジアミン、3,3’−モノメチルアミノ−4,4’−ジアミノビフェニルエーテル、4,N,N’−(4−アミノベンゾイル)−p(m)−フェニレンジアミン−2,2’−ビス(4−アミノフェニルベンゾイミダゾール)、2,2’−ビス(4−アミノフェニルベンゾオキサゾール)、2,2’−ビス(4−アミノフェニルベンゾチアゾール)等の芳香環を有する一級ジアミン、ピペラジン、ピペリジンまたはこれらの誘導体等の二級ジアミンが挙げられ、中でもピペラジンまたはピペリジンを単量体として含むポリアミドを機能層として含むナノ濾過膜は耐圧性、耐久性の他に、耐熱性、耐薬品性を有していることから好ましく用いられる。より好ましくは前記架橋ピペラジンポリアミドまたは架橋ピペリジンポリアミドを主成分とし、かつ、前記化学式1で示される構成成分を含有するポリアミドであり、さらに好ましくは架橋ピペリジンポリアミドを主成分とし、かつ、前記化学式1で示される構成成分を含有するポリアミドである。また、前記化学式1中、n=3のものが好ましく用いられる。架橋ピペリジンポリアミドを主成分とし、かつ前記化学式1で示される構成成分を含有するポリアミドとしては、例えば、特開昭62−201606号公報に記載のものが挙げられ、具体例として、架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ前記化学式1中、n=3の架橋ピペラジンポリアミド系ナノ濾過膜のUTC60が挙げられる。   Preferred amine components of the monomers constituting the polyamide include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, benzidine, methylenebisdianiline, 4,4′-diaminobiphenyl ether, dianisidine, 3,3 ′, 4- Triaminobiphenyl ether, 3,3 ′, 4,4′-tetraaminobiphenyl ether, 3,3′-dioxybenzidine, 1,8-naphthalenediamine, m (p) -monomethylphenylenediamine, 3,3′- Monomethylamino-4,4′-diaminobiphenyl ether, 4, N, N ′-(4-aminobenzoyl) -p (m) -phenylenediamine-2,2′-bis (4-aminophenylbenzimidazole), 2 , 2′-bis (4-aminophenylbenzoxazole), 2,2′-bis (4-aminophenyl) Secondary diamines such as primary diamines having an aromatic ring such as nylbenzothiazole), piperazine, piperidine or derivatives thereof, and the like. Among them, a nanofiltration membrane including a polyamide containing piperazine or piperidine as a monomer as a functional layer is pressure resistant. It is preferably used because of its heat resistance and chemical resistance in addition to its properties and durability. More preferably, the cross-linked piperazine polyamide or the cross-linked piperidine polyamide is a main component and a polyamide containing the constituent represented by the chemical formula 1, more preferably the cross-linked piperidine polyamide is a main component and the chemical formula 1 Polyamide containing the indicated constituents. In the above chemical formula 1, those having n = 3 are preferably used. Examples of the polyamide containing a crosslinked piperidine polyamide as a main component and containing the structural component represented by the chemical formula 1 include those described in JP-A No. 62-201606. As a specific example, a crosslinked piperazine polyamide is used. Examples thereof include UTC60, which is a crosslinked piperazine polyamide-based nanofiltration membrane having n = 3 in the chemical formula 1 as a main component.

ナノ濾過膜は一般にスパイラル型の膜エレメントとして使用されるが、本発明で用いるナノ濾過膜も、スパイラル型の膜エレメントとして使用されることが好ましく使用できる。好ましいナノ濾過膜の具体例としては、例えば、例えば、酢酸セルロース系のナノろ過膜であるGE Osmonics社製ナノ濾過膜のGEsepa、ポリアミドを機能層とするアルファラバル社製ナノ濾過膜のNF99またはNF99HF、架橋ピペラジンポリアミドを機能層とするフィルムテック社製ナノ濾過膜のNF−45、NF−90、NF−200またはNF−400、あるいは架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ前記化学式(1)で示される構成成分を含有するポリアミドを機能層とする東レ株式会社製ポリアミド系ナノ濾過膜UTC60を含む同社製ナノ濾過膜モジュールである、SU−210、SU−220、SU−600、SU−610が挙げられ、より好ましくはポリアミドを機能層とするアルファラバル社製ナノ濾過膜のNF99またはNF99HF、架橋ピペラジンポリアミドを機能層とするフィルムテック社製ナノ濾過膜のNF−45、NF−90、NF−200またはNF−400、あるいは架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ前記化学式(1)で示される構成成分を含有するポリアミドを機能層とする、東レ株式会社製のUTC60を含む同社製ナノ濾過膜モジュールSU−210、SU−220、SU−600またはSU−610であり、さらに好ましくは架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ前記化学式(1)で示される構成成分を含有するポリアミドを機能層とする、東レ株式会社製のUTC60を含む同社製ナノ濾過膜モジュールSU−210、SU−220、SU−600またはSU−610である。   The nanofiltration membrane is generally used as a spiral membrane element, but the nanofiltration membrane used in the present invention can also be preferably used as a spiral membrane element. Specific examples of preferable nanofiltration membranes include, for example, GE Osmonics nanofiltration membrane GEsepa which is a cellulose acetate-based nanofiltration membrane, Alfa Laval nanofiltration membrane NF99 or NF99HF having a functional layer of polyamide. NF-45, NF-90, NF-200, or NF-400, a nanofiltration membrane manufactured by Filmtec Co., Ltd. having a cross-linked piperazine polyamide as a functional layer, and represented by the chemical formula (1) SU-210, SU-220, SU-600, and SU-610 are nanofiltration membrane modules manufactured by Toray Industries, Inc., which includes a polyamide-based nanofiltration membrane UTC60 manufactured by Toray Industries, Inc., which has a functional layer of a polyamide containing a constituent component. Alfa laval with polyamide as the functional layer NF99 or NF99HF of a nanofiltration membrane manufactured by NF-45, NF-90, NF-200 or NF-400 of a nanofiltration membrane manufactured by Filmtec Co., Ltd. having a functional layer of a crosslinked piperazine polyamide, or a crosslinked piperazine polyamide as a main component, And the nanofiltration membrane module SU-210, SU-220, SU-600 or SU-610 made by the company including UTC60 made by Toray Industries, Inc. having a functional layer of polyamide containing the constituent represented by the chemical formula (1) More preferably, the nanofiltration membrane module SU manufactured by the same company, including UTC60 manufactured by Toray Industries, Inc., which has a cross-linked piperazine polyamide as a main component and a polyamide containing a constituent represented by the chemical formula (1) as a functional layer. -210, SU-220, SU-600 or SU-610.

本発明のコハク酸塩の製造方法において、コハク酸塩含有培養液のナノ濾過膜による濾過は、圧力をかけて行ってもよい。その濾過圧は、0.1MPa以上8MPa以下の範囲で好ましく用いられる。濾過圧が、0.1MPaより低ければ膜透過速度が低下し、8MPaより高ければ膜の損傷に影響を与えるおそれがある。また、濾過圧を0.5MPa以上7MPa以下で用いれば、膜透過流束が高いことから、コハク酸塩含有溶液を効率的に濾過することができ、膜の損傷に影響を与える可能性が少ないことからより好ましく、1MPa以上6MPa以下で用いることがさらに好ましい。   In the succinate production method of the present invention, the filtration of the succinate-containing culture solution with the nanofiltration membrane may be performed under pressure. The filtration pressure is preferably used in the range of 0.1 MPa to 8 MPa. If the filtration pressure is lower than 0.1 MPa, the membrane permeation rate decreases, and if it is higher than 8 MPa, the membrane may be damaged. Moreover, if the filtration pressure is 0.5 MPa or more and 7 MPa or less, the membrane permeation flux is high, so that the succinate-containing solution can be efficiently filtered, and there is little possibility of affecting the membrane damage. More preferably, it is more preferably used at 1 MPa or more and 6 MPa or less.

コハク酸塩のナノ濾過膜透過性の評価方法としては、コハク酸塩濃度の測定が困難であるため、コハク酸透過率を算出することで代替して評価することができる。コハク酸濃度は高速液体クロマトグラフィーにて算出する方法が好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。コハク酸透過率は、高速液体クロマトグラフィーに代表される分析により、原水(培養液)中に含まれるコハク酸濃度(原水コハク酸濃度)および透過水(コハク酸溶液)中に含まれるコハク酸濃度(透過水コハク酸濃度)を測定することで、式1によって算出することができる。   As a method for evaluating the permeability of the nanofiltration membrane of succinate, it is difficult to measure the succinate concentration. Therefore, it can be evaluated by calculating the succinate permeability. A method of calculating the succinic acid concentration by high performance liquid chromatography is preferably used, but is not limited thereto. The succinic acid permeability is determined by analysis represented by high performance liquid chromatography. The succinic acid concentration (raw succinic acid concentration) contained in the raw water (culture solution) and the succinic acid concentration contained in the permeated water (succinic acid solution). By measuring (permeated water succinic acid concentration), it can be calculated by Equation 1.

コハク酸透過率(%)=(透過水コハク酸濃度/原水コハク酸濃度)×100・・・(式1)。   Succinic acid permeability (%) = (permeated water succinic acid concentration / raw water succinic acid concentration) × 100 (Equation 1).

また、式1と同様に、不純物の透過率も算出することができる。   In addition, the transmittance of impurities can be calculated in the same manner as Equation 1.

本発明のコハク酸塩の製造方法で用いるナノ濾過膜の膜分離性能としては、温度25℃、pH6.5に調整した塩化ナトリウム水溶液(500mg/L)を0.75MPaの濾過圧で評価したとき塩除去率が45%以上のものが好ましく用いられる。ここでいう塩除去率は前記塩化ナトリウム水溶液の透過水塩濃度を測定することにより、式4によって算出することができる。   As the membrane separation performance of the nanofiltration membrane used in the succinate production method of the present invention, a sodium chloride aqueous solution (500 mg / L) adjusted to a temperature of 25 ° C. and a pH of 6.5 was evaluated at a filtration pressure of 0.75 MPa. Those having a salt removal rate of 45% or more are preferably used. The salt removal rate referred to here can be calculated by Equation 4 by measuring the permeated water salt concentration of the sodium chloride aqueous solution.

塩除去率=100×{1−(透過水中の塩濃度/供給水中の塩濃度)}・・・(式2)。   Salt removal rate = 100 × {1− (salt concentration in permeated water / salt concentration in feed water)} (Formula 2).

また、ナノ濾過膜の膜透過性能としては、塩化ナトリウム(500mg/L)で0.3MPaの濾過圧において、膜透過流束(m/(m・日))が0.5以上のものが好ましく用いられる。 In addition, the membrane permeation performance of the nanofiltration membrane is such that the membrane permeation flux (m 3 / (m 2 · day)) is 0.5 or more at a filtration pressure of 0.3 MPa with sodium chloride (500 mg / L). Is preferably used.

ナノ濾過膜による分離で用いるコハク酸塩含有培養液中のコハク酸塩の濃度は、特に限定されないが、高濃度であれば、濃縮する時間を短縮することができることからコスト削減に好適であり、例えば10g/L以上100g/L以下が好ましい。   The concentration of succinate in the succinate-containing culture solution used for separation by the nanofiltration membrane is not particularly limited, but if it is high concentration, it is suitable for cost reduction because the concentration time can be shortened, For example, 10 g / L or more and 100 g / L or less is preferable.

前記ナノ濾過膜非透過液を濃縮し、コハク酸塩を再結晶させることで、固体のコハク酸塩を得ることができる。濃縮方法としてはエバポレーターに代表される濃縮装置を用いる方法が一般的であり本発明においても適用されうるが、水の熱容量は有機溶媒に比べてはるかに大きいため、濃縮にかかるエネルギーや時間は莫大である。一方、逆浸透膜による濃縮はエネルギー・コスト削減という観点でエバポレーターによる濃縮より優れており、本発明において好ましく適用される。   A solid succinate can be obtained by concentrating the nanofiltration membrane non-permeate and recrystallizing the succinate. As a concentration method, a method using a concentrator represented by an evaporator is general and can be applied in the present invention. However, since the heat capacity of water is much larger than that of an organic solvent, the energy and time required for concentration are enormous. It is. On the other hand, concentration using a reverse osmosis membrane is superior to concentration using an evaporator from the viewpoint of energy and cost reduction, and is preferably applied in the present invention.

本発明における逆浸透膜とは、被処理水の浸透圧以上の圧力差を駆動力にイオンや低分子量分子を除去する濾過膜であり、例えば酢酸セルロースなどのセルロース系や、多官能アミン化合物と多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させて微多孔性支持膜上にポリアミド分離機能層を設けた膜などが採用できる。逆浸透膜表面の汚れすなわちファウリングを抑制するために、酸ハライド基と反応する反応性基を少なくとも1個有する化合物の水溶液をポリアミド分離機能層の表面に被覆して、分離機能層表面に残存する酸ハロゲン基と該反応性基との間で共有結合を形成させた主に下水処理用の低ファウリング逆浸透膜なども好ましく採用できる。本発明のナノ濾過膜に通じて濾過する工程で2価のイオンを大部分除去できているため、逆浸透膜面でのスケールの生成もなく安定した膜濃縮が行える。   The reverse osmosis membrane in the present invention is a filtration membrane that removes ions and low molecular weight molecules using a pressure difference equal to or higher than the osmotic pressure of water to be treated as a driving force. For example, cellulose-based cellulose such as cellulose acetate and a polyfunctional amine compound A film in which a polyamide separation functional layer is provided on a microporous support film by polycondensation with a polyfunctional acid halide can be employed. In order to suppress fouling on the reverse osmosis membrane surface, the surface of the polyamide separation functional layer is coated with an aqueous solution of a compound having at least one reactive group that reacts with an acid halide group and remains on the surface of the separation functional layer. A low fouling reverse osmosis membrane mainly for sewage treatment in which a covalent bond is formed between the acid halogen group to be reacted and the reactive group can also be preferably employed. Since most of the divalent ions have been removed in the step of filtering through the nanofiltration membrane of the present invention, stable membrane concentration can be achieved without the formation of scale on the reverse osmosis membrane surface.

また、「逆浸透膜に通じる」とは、ナノ濾過膜に通じたコハク酸塩含有溶液を、逆浸透膜に通じて濃縮し、該濃縮液側にコハク酸塩を含んだ溶液を回収することを意味する。   Also, “through the reverse osmosis membrane” means that the succinate-containing solution passed through the nanofiltration membrane is concentrated through the reverse osmosis membrane, and the solution containing succinate on the concentrated liquid side is recovered. Means.

本発明で好ましく使用される逆浸透膜としては、酢酸セルロール系のポリマーを機能層とした複合膜(以下、酢酸セルロース系の逆浸透膜ともいう)またはポリアミドを機能層とした複合膜(以下、ポリアミド系の逆浸透膜ともいう)が挙げられる。ここで、酢酸セルロース系のポリマーとしては、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース等のセルロースの有機酸エステルの単独もしくはこれらの混合物並びに混合エステルを用いたものが挙げられる。ポリアミドとしては、脂肪族および/または芳香族のジアミンをモノマーとする線状ポリマーまたは架橋ポリマーが挙げられる。膜形態としては、平膜型、スパイラル型、中空糸型など適宜の形態のものが使用できる。   As a reverse osmosis membrane preferably used in the present invention, a composite membrane using a cellulose acetate-based polymer as a functional layer (hereinafter also referred to as a cellulose acetate-based reverse osmosis membrane) or a composite membrane using a polyamide as a functional layer (hereinafter, Polyamide-based reverse osmosis membrane). Here, as the cellulose acetate-based polymer, organic acid esters of cellulose such as cellulose acetate, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose propionate, cellulose butyrate and the like, or a mixture thereof and those using mixed esters can be mentioned. It is done. The polyamide includes a linear polymer or a crosslinked polymer having an aliphatic and / or aromatic diamine as a monomer. As the membrane form, an appropriate form such as a flat membrane type, a spiral type, and a hollow fiber type can be used.

本発明で使用される逆浸透膜の具体例としては、例えば、東レ(株)製ポリアミド系逆浸透膜モジュールである低圧タイプのSU−710、SU−720、SU−720F、SU−710L、SU−720L、SU−720LF、SU−720R、SU−710P、SU−720Pの他、逆浸透膜としてUTC70を含む高圧タイプのSU−810、SU−820、SU−820L、SU−820FA、同社酢酸セルロース系逆浸透膜SC−L100R、SC−L200R、SC−1100、SC−1200、SC−2100、SC−2200、SC−3100、SC−3200、SC−8100、SC−8200、日東電工(株)製NTR−759HR、NTR−729HF、NTR−70SWC、ES10−D、ES20−D、ES20−U、ES15−D、ES15−U、LF10−D、アルファラバル製RO98pHt、RO99、HR98PP、CE4040C−30D、GE製GE Sepa、Filmtec製BW30−4040、TW30−4040、XLE−4040、LP−4040、LE−4040、SW30−4040、SW30HRLE−4040などが挙げられる。   Specific examples of the reverse osmosis membrane used in the present invention include, for example, low pressure type SU-710, SU-720, SU-720F, SU-710L, SU, which are polyamide-based reverse osmosis membrane modules manufactured by Toray Industries, Inc. -720L, SU-720LF, SU-720R, SU-710P, SU-720P, high pressure type SU-810, SU-820, SU-820L, SU-820FA, SU-820FA, cellulose acetate System reverse osmosis membrane SC-L100R, SC-L200R, SC-1100, SC-1200, SC-2100, SC-2200, SC-3100, SC-3200, SC-8100, SC-8200, manufactured by Nitto Denko Corporation NTR-759HR, NTR-729HF, NTR-70SWC, ES10-D, ES20-D, ES20 U, ES15-D, ES15-U, LF10-D, Alfa Laval RO98pHt, RO99, HR98PP, CE4040C-30D, GE GE Sepa, Filmtec BW30-4040, TW30-4040, XLE-4040, LP-4040, LE-4040, SW30-4040, SW30HRLE-4040, etc. are mentioned.

本発明において、ナノ濾過膜透過液の逆浸透膜による濾過は、圧力をかけて行うが、その濾過圧は、1MPaより低ければ膜透過速度が低下し、8MPaより高ければ膜の損傷に影響を与えるため、1MPa以上8MPa以下の範囲であることが好ましい。また、濾過圧が1MPa以上7MPa以下の範囲であれば、膜透過流束が高いことから、コハク酸塩溶液を効率的に濃縮することができる。膜の損傷に影響を与える可能性が少ないことから最も好ましくは、2MPa以上6MPa以下の範囲である。   In the present invention, filtration of the nanofiltration membrane permeate with a reverse osmosis membrane is performed by applying pressure, but if the filtration pressure is lower than 1 MPa, the membrane permeation rate decreases, and if it is higher than 8 MPa, the membrane damage is affected. In order to give, it is preferable that it is the range of 1 MPa or more and 8 MPa or less. Moreover, if the filtration pressure is in the range of 1 MPa or more and 7 MPa or less, the membrane permeation flux is high, so that the succinate solution can be efficiently concentrated. Most preferably, it is in the range of 2 MPa or more and 6 MPa or less because there is little possibility of affecting the film damage.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to a following example.

(参考例1)ナノ濾過膜のコハク酸透過率評価
超純水10Lにコハク酸(和光純薬工業株式会社製)100gを添加して10g/Lコハク酸水溶液を調製した。次いで、水酸化カルシウムを添加して25℃1時間攪拌し、pHをそれぞれ4、6、7、9に調整した。これらの水溶液を、それぞれ図1に示す膜濾過装置の原水層1に注入した。図2の符号7に示される90φナノ濾過膜として、架橋ピペラジンポリアミド半透膜“UTC60”(ナノ濾過膜1;東レ製)、架橋ピペラジンポリアミド半透膜“NF−400”(ナノ濾過膜2;フィルムテック製)、ポリアミド半透膜“NF99”(ナノ濾過膜3;アルファラバル製)、酢酸セルロース半透膜“GEsepa”(ナノ濾過膜4;GE Osmonics製)をそれぞれステンレス(SUS316製)製のセルにセットし、原水温度を25℃、高圧ポンプ3の圧力を0.5MPaに調整し、濾過を行った。原水槽1および透過液4に含まれるコハク酸濃度を、高速液体クロマトグラフィー(株式会社島津製作所製)によって以下の条件で分析し、コハク酸の透過率を算出した。
(Reference Example 1) Evaluation of succinic acid permeability of nanofiltration membrane 100 g of succinic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 10 L of ultrapure water to prepare a 10 g / L succinic acid aqueous solution. Next, calcium hydroxide was added and stirred at 25 ° C. for 1 hour to adjust the pH to 4, 6, 7, and 9, respectively. These aqueous solutions were each injected into the raw water layer 1 of the membrane filtration device shown in FIG. As a 90φ nanofiltration membrane indicated by reference numeral 7 in FIG. 2, a crosslinked piperazine polyamide semipermeable membrane “UTC60” (Nanofiltration membrane 1; manufactured by Toray), a crosslinked piperazine polyamide semipermeable membrane “NF-400” (nanofiltration membrane 2; Film Tech), polyamide semipermeable membrane “NF99” (nanofiltration membrane 3; manufactured by Alfa Laval), and cellulose acetate semipermeable membrane “GEsepa” (nanofiltration membrane 4; manufactured by GE Osmonics) are each made of stainless steel (manufactured by SUS316). It was set in a cell, the raw water temperature was adjusted to 25 ° C., the pressure of the high pressure pump 3 was adjusted to 0.5 MPa, and filtration was performed. The succinic acid concentration contained in the raw water tank 1 and the permeate 4 was analyzed by high performance liquid chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation) under the following conditions, and the succinic acid permeability was calculated.

カラム:Shim−Pack SPR−H(株式会社島津製作所製)、移動相:5mM p−トルエンスルホン酸(流速0.8mL/min)、反応液:5mM p−トルエンスルホン酸、20mM ビストリス、0.1mM EDTA・2Na(流速0.8mL/min)、検出方法:電気伝導度、温度:45℃。   Column: Shim-Pack SPR-H (manufactured by Shimadzu Corporation), mobile phase: 5 mM p-toluenesulfonic acid (flow rate 0.8 mL / min), reaction solution: 5 mM p-toluenesulfonic acid, 20 mM Vistris, 0.1 mM EDTA · 2Na (flow rate 0.8 mL / min), detection method: electrical conductivity, temperature: 45 ° C.

この結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 0005458565
Figure 0005458565

表1に示した結果の通り、いずれの膜を用いた場合でも、pHが高い方がコハク酸の透過率が低下する傾向が見られた。また、GEsepa(ナノ濾過膜4)では、他のナノ濾過膜と比較してpH4での透過率が低く、pH9での透過率が高いことから、酢酸セルロース膜では、有機酸とコハク酸塩との選択性が低いことが示唆された。   As shown in Table 1, even when any membrane was used, the higher the pH, the lower the succinic acid permeability. In addition, GEsepa (nanofiltration membrane 4) has low permeability at pH 4 and high permeability at pH 9 compared to other nanofiltration membranes, so cellulose acetate membranes have organic acids and succinates. It was suggested that the selectivity of was low.

(実施例1)培養液中からのコハク酸カルシウムの精製
<微生物発酵によるコハク酸カルシウムの生産>
次の方法によりコハク酸塩を発酵法にて製造した。20g/Lのグルコース、10g/Lのポリペプトン、5g/Lの酵母エキス、3g/LのKHPO、1g/LのNaCl、1g/Lの(NHSO、0.2g/LのMgClおよび0.2g/LのCaCl・2HOからなる種培養用培地100mLを125mL容三角フラスコに入れ、121℃、2気圧で20分間加熱滅菌した。嫌気グローブボックス内で、30mMのNaCOを1mLと180mMのHSOを0.15mL加え、さらに、0.25g/Lのシステイン・HClと0.25g/LのNaSからなる還元溶液0.5mLを加えた後、アナエロビオスピリラム サクシニシプロデュセンス(Anaerobiospirillum succiniciproducens)ATCC53488を接種し、39℃で一晩静置培養して種培養液を作成した。また、表2に示す発酵培地1Lをミニジャーファメンター(ABLE社製、BMJ型、2L)に調製し、120℃、2気圧で20分間加熱滅菌した。
(Example 1) Purification of calcium succinate from culture solution <Production of calcium succinate by microbial fermentation>
Succinate was produced by fermentation using the following method. 20 g / L glucose, 10 g / L polypeptone, 5 g / L yeast extract, 3 g / L K 2 HPO 4 , 1 g / L NaCl, 1 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.2 g / L 100 mL of a seed culture medium consisting of L MgCl 2 and 0.2 g / L CaCl 2 .2H 2 O was placed in a 125 mL Erlenmeyer flask and sterilized by heating at 121 ° C. and 2 atm for 20 minutes. In an anaerobic glove box, 1 mL of 30 mM Na 2 CO 3 and 0.15 mL of 180 mM H 2 SO 4 were added, and further comprised of 0.25 g / L cysteine · HCl and 0.25 g / L Na 2 S. After adding 0.5 mL of the reduced solution, Anaerobiospirillum succinici producers (CC) was inoculated with ATCC 53488, and statically cultured at 39 ° C. overnight to prepare a seed culture solution. Moreover, 1 L of fermentation medium shown in Table 2 was prepared in a mini jar fermenter (manufactured by ABLE, BMJ type, 2 L), and sterilized by heating at 120 ° C. and 2 atm for 20 minutes.

Figure 0005458565
Figure 0005458565

上記の発酵培地1LにCOガスをスパージャーから10mL/minで通気し、3MのNaCOを10mL加えた後、硫酸溶液でpH6.8に調整した。その後、0.25g/Lのシステイン・HClと0.25g/LのNaSからなる還元溶液0.5mLを加え、上記の種培養液を50mL接種し、攪拌速度200rpm、39℃で培養を行った。培養中は5MのCa(OH)を用いて、pH6.4に調整した。参考例2と同様の条件で高速液体クロマトグラフィー(株式会社島津製作所製)により分析した結果、培養39時間におけるコハク酸の蓄積量は39g、生産速度は0.97g/L/hr、生産収率は0.775g/gであった。この培養液を120℃、20分間の加熱殺菌した後、5000×g、20分遠心分離して菌体を除去し、上清を回収することで、コハク酸カルシウム含有培養液を得た。 CO 2 gas was passed through the sparger at 10 mL / min through 1 L of the fermentation medium, 10 mL of 3M Na 2 CO 3 was added, and the pH was adjusted to 6.8 with a sulfuric acid solution. Thereafter, 0.5 mL of a reducing solution consisting of 0.25 g / L cysteine / HCl and 0.25 g / L Na 2 S is added, 50 mL of the seed culture solution is inoculated, and the culture is performed at a stirring speed of 200 rpm and 39 ° C. went. During the culture, pH was adjusted to 6.4 using 5M Ca (OH) 2 . As a result of analysis by high performance liquid chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation) under the same conditions as in Reference Example 2, the amount of succinic acid accumulated in 39 hours of culture was 39 g, the production rate was 0.97 g / L / hr, and the production yield. Was 0.775 g / g. This culture solution was sterilized by heating at 120 ° C. for 20 minutes, centrifuged at 5000 × g for 20 minutes to remove the cells, and the supernatant was collected to obtain a calcium succinate-containing culture solution.

<水酸化カルシウム添加によるコハク酸カルシウムの生成とNF膜ろ過>
コハク酸カルシウム含有培養液(各2L)をpHが6.8(実施例1、3、5、7:pH未調整)およびpH9(実施例2、4、6、8)になるように水酸化カルシウム(和光純薬工業株式会社製)を添加後、1時間25℃で撹拌した。次いで、図1に示す、膜濾過装置の原水槽1に上記でコハク酸カルシウム含有溶液2Lを注入した。図2の符号7の90φナノ濾過膜として、前記ナノ濾過膜1〜4をステンレス(SUS316製)製のセルにそれぞれセットし、高圧ポンプ3の圧力をそれぞれ3MPaに調整して透過液が1Lになるまで、ナノ濾過膜ろ過を行った。それぞれ条件における濃縮水5および透過液4に含まれる、コハク酸および酢酸濃度を、参考例1と同様の条件で高速液体クロマトグラフィー(株式会社島津製作所製)により分析した。また、HMFおよびフルフラール濃度を以下に示す条件で高速液体クロマトグラフィー(Beckman colter社製)にて測定した。エタノール濃度はガスクロマトグラフィー(株式会社島津製作所製)により測定した。培養液中の各成分濃度を表3に示す。また、ナノ濾過膜精製後の結果を表4に示す。
<Production of calcium succinate by addition of calcium hydroxide and NF membrane filtration>
Hydroxylation of calcium succinate-containing culture solution (2 L each) so that the pH becomes 6.8 (Examples 1, 3, 5, 7: pH unadjusted) and pH 9 (Examples 2, 4, 6, 8) After adding calcium (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), the mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour. Next, the calcium succinate-containing solution 2L was injected into the raw water tank 1 of the membrane filtration apparatus shown in FIG. As the 90φ nanofiltration membrane denoted by reference numeral 7 in FIG. 2, the nanofiltration membranes 1 to 4 are set in stainless steel (SUS316) cells, respectively, and the pressure of the high-pressure pump 3 is adjusted to 3 MPa, so that the permeate becomes 1 L. Nano filtration membrane filtration was performed until it became. The succinic acid and acetic acid concentrations contained in the concentrated water 5 and the permeate 4 under the respective conditions were analyzed by high performance liquid chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation) under the same conditions as in Reference Example 1. Further, the HMF and furfural concentrations were measured by high performance liquid chromatography (Beckman colter) under the following conditions. The ethanol concentration was measured by gas chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation). Table 3 shows the concentration of each component in the culture solution. Table 4 shows the results after purification of the nanofiltration membrane.

・液体クロマトグラフィー測定条件
カラム:Synergies Hydro−RP(GL Science)
移動相:水:アセトニトリル=95:5
検出器:UV283nm
・ガスクロマトグラフィー測定条件
カラム:TC−1 0.53mmI.D.×15m df=1.5um(GL Science)
移動相:ヘリウムガス(7.9mL/min、50〜100℃:5℃/min)
検出:FID 250℃
-Liquid chromatography measurement condition column: Synergies Hydro-RP (GL Science)
Mobile phase: water: acetonitrile = 95: 5
Detector: UV283nm
Gas chromatography measurement condition column: TC-1 0.53 mmI. D. × 15m df = 1.5um (GL Science)
Mobile phase: helium gas (7.9 mL / min, 50-100 ° C .: 5 ° C./min)
Detection: FID 250 ° C

Figure 0005458565
Figure 0005458565

Figure 0005458565
Figure 0005458565

表3と4の結果を比較した結果、NF膜ろ過によって不純物が透過水側に抜けるため、コハク酸カルシウムに対する不純物の含有率が低下することが示された。   As a result of comparing the results shown in Tables 3 and 4, it was shown that the impurity content with respect to calcium succinate decreases because the impurities escape to the permeate side by NF membrane filtration.

(実施例2)逆浸透膜を用いたコハク酸カルシウムの再結晶
実施例1で得られたコハクカルシウム含有溶液1Lを図1に示す膜濾過装置の原水槽1に入れた後、図2の符号7の90φ逆浸透膜として、UTC70(東レ株式会社製)をステンレス(SUS316製)製のセルにセットし、高圧ポンプ3の圧力を5MPaに調整して、透過水0.9Lを除去した。この濃縮水0.1Lを4℃で一晩静置し、コハク酸カルシウムの結晶を生成した。これを吸引濾過にて濾別回収し、乾燥重量91.5gのコハク酸カルシウムを得た。このコハク酸カルシウムの飽和溶液を調製し、上記実施例と同様の条件で高速液体クロマトグラフィーにてエタノール、HMF、フルフラールおよび酢酸濃度を測定した結果、いずれの不純物も検出限界(0.5ppm)以下であったことから、本発明により高純度のコハク酸カルシウムが得られることが示された。
(Example 2) Recrystallization of calcium succinate using reverse osmosis membrane 1 L of the succinic calcium-containing solution obtained in Example 1 was placed in the raw water tank 1 of the membrane filtration device shown in FIG. As a 90φ reverse osmosis membrane of No. 7, UTC70 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was set in a cell made of stainless steel (manufactured by SUS316), the pressure of the high pressure pump 3 was adjusted to 5 MPa, and 0.9 L of permeated water was removed. This concentrated water 0.1L was left still at 4 degreeC overnight, and the crystal | crystallization of the calcium succinate was produced | generated. This was collected by suction filtration to obtain calcium succinate having a dry weight of 91.5 g. A saturated solution of this calcium succinate was prepared, and the concentrations of ethanol, HMF, furfural and acetic acid were measured by high performance liquid chromatography under the same conditions as in the above example. As a result, all impurities were below the detection limit (0.5 ppm). Therefore, it was shown that high-purity calcium succinate can be obtained by the present invention.

本発明で用いたナノ濾過膜および逆浸透膜分離装置の一つの実施の形態を示す概要図である。It is a schematic diagram showing one embodiment of the nanofiltration membrane and reverse osmosis membrane separation device used in the present invention. 本発明で用いたナノ濾過膜および逆浸透膜分離装置の逆浸透膜が装着されたセル断面図の一つの実施の形態を示す概要図である。It is the schematic which shows one Embodiment of the cell sectional view with which the reverse osmosis membrane of the nanofiltration membrane and reverse osmosis membrane separation apparatus used by this invention was mounted | worn.

符号の説明Explanation of symbols

1 原水槽
2 ナノ濾過膜または逆浸透膜が装着されたセル
3 高圧ポンプ
4 膜透過液の流れ
5 膜濃縮液の流れ
6 高圧ポンプにより送液された培養液またはナノ濾過膜透過液の流れ
7 ナノ濾過膜または逆浸透膜
8 支持板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw water tank 2 Cell equipped with nanofiltration membrane or reverse osmosis membrane 3 High pressure pump 4 Flow of membrane permeate 5 Flow of membrane concentrate 6 Flow of culture solution or nanofiltration membrane permeate sent by high pressure pump 7 Nanofiltration membrane or reverse osmosis membrane 8 Support plate

Claims (5)

微生物の発酵培養により培養液中に生産されたコハク酸塩を分離することによるコハク酸塩の製造方法であって、pHを6以上9以下に調整した該培養液をナノ濾過膜に通じて、該培養液中のヒドロキシメチルフルフラール(HMF)またはフルフラールを透過液側に除去し、非透過液側からコハク酸塩含有溶液を回収する工程を含む、コハク酸塩の製造方法。 A method for producing succinate by separating succinate produced in a culture solution by fermentation culture of microorganisms, wherein the culture solution adjusted to a pH of 6 to 9 is passed through a nanofiltration membrane, A method for producing succinate, comprising a step of removing hydroxymethylfurfural (HMF) or furfural in the culture broth on the permeate side and recovering a succinate-containing solution from the non-permeate side. 前記ナノ濾過膜の機能層がポリアミドを含む、請求項1に記載のコハク酸塩の製造方法。   The method for producing a succinate according to claim 1, wherein the functional layer of the nanofiltration membrane contains polyamide. 前記ポリアミドが架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ、化学式1で示される構成成分を含有することを特徴とする請求項2に記載のコハク酸塩の製造方法。
Figure 0005458565
(式中、Rは−Hまたは−CH、nは0から3までの整数を表す。)
The method for producing a succinate according to claim 2, wherein the polyamide comprises a crosslinked piperazine polyamide as a main component and a constituent represented by Chemical Formula 1.
Figure 0005458565
(In the formula, R represents —H or —CH 3 , and n represents an integer of 0 to 3.)
前記コハク酸塩がコハク酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩またはアンモニウム塩である、請求項1から3のいずれかに記載のコハク酸塩の製造方法。   The method for producing a succinate according to any one of claims 1 to 3, wherein the succinate is a sodium salt, potassium salt, magnesium salt, calcium salt or ammonium salt of succinic acid. 前記工程により得られたコハク酸含有溶液を逆浸透膜により濃縮し、該濃縮液からコハク酸塩を再結晶させる工程を含む、請求項1から4のいずれかに記載のコハク酸塩の製造方法。 Concentration of the succinate salt-containing solution obtained by the process by the reverse osmosis membrane, comprising the step of recrystallizing the succinate salt from the concentrated solution, producing a succinate salt according to any one of claims 1 to 4 Method.
JP2008325597A 2008-12-22 2008-12-22 Method for producing succinate Expired - Fee Related JP5458565B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008325597A JP5458565B2 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Method for producing succinate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008325597A JP5458565B2 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Method for producing succinate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010142191A JP2010142191A (en) 2010-07-01
JP5458565B2 true JP5458565B2 (en) 2014-04-02

Family

ID=42563283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008325597A Expired - Fee Related JP5458565B2 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Method for producing succinate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5458565B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101431363B1 (en) * 2010-03-26 2014-08-19 바이오엠버 에스.아.에스. Processes for producing Monoammonium Succinate from Fermentation Broths Containing Diammonium Succinate, Monoammonium Succinate and/or Succinic Acid, and Conversion of Monoammonium Succinate to Succinic Acid
KR20130020779A (en) 2010-04-01 2013-02-28 바이오엠버 인터내셔널 에스.에이.알.엘. Processes for the production of tetrahydrofuran, gamma-butyrolactone and/or butanediol from salts of succinic acid
US20110272269A1 (en) 2010-04-01 2011-11-10 Bioamber S.A.S. Processes for producing succinic acid from fermentation broths containing diammonium succinate
JP2015080744A (en) * 2013-10-22 2015-04-27 三菱化学株式会社 Method for producing aliphatic dicarboxylic acid-containing liquid

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0910565A (en) * 1995-06-28 1997-01-14 Toyobo Co Ltd Semipermeable composite membrane
JPH0910566A (en) * 1995-06-30 1997-01-14 Toyobo Co Ltd Semipermeable composite membrane
JP2004237280A (en) * 2003-01-15 2004-08-26 Toray Ind Inc Method and device for producing mineral liquid
EP1669459B1 (en) * 2003-09-30 2014-10-22 Ajinomoto Co., Inc. Method of purifying succinic acid from fermentation liquid
JP5365824B2 (en) * 2006-03-23 2013-12-11 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing dialkyl succinate and method for producing 1,4-butanediol
JP5052234B2 (en) * 2006-07-19 2012-10-17 昭和電工株式会社 Method for producing succinic acid
JP2010070474A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Toray Ind Inc Method for producing succinic acid

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010142191A (en) 2010-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5487617B2 (en) Method for producing lactic acid
Pal et al. Manufacture of gluconic acid: A review towards process intensification for green production
Kumar et al. Production and purification of glutamic acid: A critical review towards process intensification
Sikder et al. Purification of lactic acid from microfiltrate fermentation broth by cross-flow nanofiltration
US20120118827A1 (en) Method of concentrating low titer fermentation broths using forward osmosis
JP5458565B2 (en) Method for producing succinate
JP2010070474A (en) Method for producing succinic acid
JP5262011B2 (en) Lactic acid production method and production apparatus
JP2009201506A (en) Method for producing lactic acid
JP6613367B2 (en) Method for purifying 1,4-diaminobutane
JP2010126512A (en) Method for producing hydroxycarboxylic acid
JP5293157B2 (en) Method for producing butanol
JP2010095450A (en) Method for producing monocarboxylic acid
WO2021060334A1 (en) Acetoin production method
JP2009142265A (en) Method for producing lactic acid
JP5088454B2 (en) Method for producing lactate
JPWO2013042760A1 (en) Method for producing succinic acid
JP5593597B2 (en) Method for producing lactic acid
JP5564783B2 (en) Method for producing lactic acid
JP5380915B2 (en) Purification method of diamine salt
JP2011172492A (en) Method for producing lactate salt
FI110758B (en) Process for producing water-soluble salts of carboxylic and amino acids
JP2023518460A (en) Separation membrane separation process for carbonic acid-containing diaminoalkane solution
Nayak et al. Aerobic Synthesis of Value-Added Organic Acid: Routes Towards Sustainable Industrialization
US8558037B2 (en) Method of producing butanol

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130625

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130822

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131230

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees